1.3　全球定位系统

自20世纪70年代建成以来，美国的全球定位系统（GPS）就一直在不断发展中。系统性能在精度、可用性和完整性方面都有所提高。这不仅要归功于空间段、控制段和用户段的重大技术进步，而且要归功于美国空军运营团队经验的增加。第3章将详细介绍GPS。

GPS提供两项主要服务：精确定位服务（PPS）和标准定位服务（SPS）。PPS是一种加密服务，用于军事和其他授权政府用户。SPS对用户免费，因此被全球数十亿民用和商用用户广泛使用[1]。两种服务都为用户接收机提供导航信号，以便确定位置、速度和相对于美国海军天文台（USNO）的UTC。

对于空间段，GPS迄今开发了7个卫星系列，每个系列都提供了改进的能力。在撰写本书时，GPS星座包括Block IIR、Block IIR-M和IIF卫星系列。截至2016年2月，所有IIF系列的卫星都已发射升空。第一颗GPS III卫星计划在2018年发射[2]。图1.1和图1.2是艺术家所绘的在轨GPS Block IIF和GPS III卫星。

图1.1　GPS Block IIF卫星（波音公司供图）

图1.2　GPS III卫星（洛克希德·马丁公司供图）

正常的GPS卫星星座由分布在6个MEO轨道面上的24颗卫星组成，它通常称为基线24轨位星座。多年来，美国空军（USAF）运营星座的卫星数量超过了基线卫星数量。2011年6月，美国空军正式更新了GPS星座设计，新设计的轨位上最多可以包含27颗卫星。这个最多包含27颗卫星的新设计在全球大多数地区都会带来改进的系统覆盖和几何特性[3]。额外的卫星（超过27颗的卫星）通常放置在近期准备更换的卫星附近。

控制段和空间段的改进，使得空间段和控制段对所有星座卫星测距误差的贡献的均方根值约为0.5m。控制段将继续发展，称为OCX的下一代运营控制段计划在2025年前投入运行。

在用户设备方面，民用SPS用户可以选择不同类型的接收机（如手表、手持式接收机或手机应用），其中大部分设备使用GPS和其他GNSS星座的信号。

在撰写本书时，GPS理事会将继续管理新卫星、地面控制设备及大多数美国军事用户接收机的开发和生产。